Более 100 лет науке известен процесс синаптической передачи информации между клетками, но только сейчас ученые Университета Мэрилендской школы медицины разъяснили детали архитектуры этого явления. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Синапсы — это крошечные и очень сложные молекулярные машины. Для получения их изображения ученые обратились к технологии визуализации одиночных молекул, которая позволяет обнаруживать и отслеживать движение отдельных молекул белка в пределах отдельного синапса, даже в живых клетках. Используя этот подход, ученые обнаружили точный алгоритм в процессе нейротрансмиссии.
«Мы наблюдаем за тем, что до нас никто не видел. Это абсолютно новая область исследований, — говорит профессор Томас Бланпид, руководитель группы. — Многие годы у нас был большой список типов молекул в синапсах, но не было понимания, как они соединяются или как работает этот процесс структурно. Теперь, с помощью визуализации отдельных молекул, мы можем отметить место большинства ключевых белков, и раскрыть центральную архитектурную структуру синапса».
Ученые научились управлять развитием эмбриональных стволовых клеток
Идеи
Бланпид описал неожиданный аспект этой архитектуры, которая объясняет, почему синапсы столь эффективны, но и подвержены разрушению во время болезней: у каждого из них ключевые белки организованы вдоль пробела между клетками. «Белки в двух разных нейронах выстроены с невероятной точностью, почти что в колонну между двумя клетками», — говорит он. Этот микрозазор оптимизирует силу трансмиссии и указывает на новые способы ее модификации.
Понимание этой структуры позволит объяснить, как работает коммуникация клеток в мозгу или, в случае с неврологическими заболеваниями, что нарушается в их работе. По гипотезе Бланпида, по крайней мере в некоторых случаях дело может быть в том, что даже при нужном количестве нейромедиаторов, синапсы не могут эффективно передать эти молекулы.
Таким образом, ученые смогут лучше понять такие расстройства, как депрессия, шизофрения и болезнь Альцгеймера, и предложить новый методы их лечения, пишет EurekAlert.